Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода

Изобретение относится к порошковой технологии, а именно к способам получения изделий из порошковых композиций на основе углерода, в частности щеток электромашин, контактных вставок токосъемников для городского и железнодорожного транспорта и других изделий электротехнического назначения.

Известен так называемый «стандартный» способ получения изделий электротехнического назначения (Трофимов А.Н. Контактные вставки токоприемников троллейбусов, - М., Высшая школа, 1966, с. 115). Способ включает приготовление смеси из графита и связки, последующее прессование из нее изделий в нагретой до 160-170°С пресс-форме. Смесь подают в пресс-форму сразу после приготовления, прессование ведут с удельным давлением 350 кГ/см².

Недостатком способа являются низкая плотность получаемых прессовок и, как следствие, пониженные их физико-механические свойства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту прилагаемому является способ изготовления электроугольных изделий - щеток, контактных вставок для электротранспорта, включающий измельчение графита, смешивание частиц графита с новолачной фенолформальдегидной смолой при температуре на 25-35°С ниже температуры плавления смолы в течение 20-30 минут (Патент на изобретение РФ №2533893, Способ изготовления скользящих контактов из порошковых композиций на основе углерода, МПК B22F 3/02, от 27.11.2014). Сразу же после смешивания еще нагретую порошковую композицию (смесь) подают в нагретую до порядка 160°С пресс-форму и прессуют. Установленные параметры температуры и времени измельчения позволяет повысить плотность изделий и улучшить их физико-механические свойства.

Недостатком указанного способа является налипание порошковой композиции на стенки матрицы, что нарушает процесс прессования и ухудшает физико-механические свойства полученных изделий. После измельчения и смешивания графита и смолы приготовленная композиция состоит из частиц графита и твердых частиц смолы. При подаче ее в нагретую до 160-170°С пресс-форму твердые частицы смолы превращаются в жидкость, которая и налипает на стенки матрицы. Температура превращения твердых частиц новолачной смолы в жидкость находится в диапазоне 90-130°С (http:// polycomposite. ru/fenolformaldegidnaya smola/php).

Приготовленная композиция после смешивания имеет температуру от 70 до 90°С. При 70°С в ней начинается процесс полимеризации новолачной смолы путем термического инициирования (http:// polycomposite. ru /poluchenie polymerov. php). Частицы смолы покрываются тонким слоем полимера, который предохраняет от немедленного превращения частиц смолы в жидкость при контакте с нагретой матрицей. Следует отметить, что реакция полимеризации протекает медленно, особенно при таких низких температурах, как 70-90°С. Подача приготовленной композиции сразу после приготовления не обеспечивает полного протекания процесса полимеризации, что вызывает немедленное превращение частиц смолы в жидкость при соприкосновении с матрицей и налипание ее на стенки матрицы.

Технической проблемой является процесс приготовления порошковой композиции на основе углерода для прессования высокоплотных электротехнических изделий.

Техническим результатом предполагаемого изобретения является устранение налипания жидкой смолы на стенки матрицы.

Технический результат достигается тем, что в способе получения электротехнических изделий из порошковых композиций на основе углерода, включающем приготовление порошковой композиции измельчением порошка графита и смолы с последующим смешиванием их и дальнейшее ее прессование, согласно предлагаемому решению перед прессованием приготовленную композицию выдерживают в течение 4÷6 часов при температуре 70÷90°С.

То, что приготовленную порошковую композицию выдерживают после смешивания перед прессованием заявляемое количество времени при определенной температуре, позволит получить на твердых частицах новолачной смолы слой полимера в несколько десятков микрон, который предохранит их немедленное превращение в жидкость при контакте с нагретыми стенками пресс-формы. Это устранит налипание жидкой смолы на стенки матрицы.

Выдержка композиции после смешивания менее 4 часов и температуре менее 70°С не позволит получить на твердых частицах новолачной смолы достаточный слой полимера, предохраняющий их от налипания на стенки матрицы. Выдержка композиции перед прессованием более 6 часов при температуре более 90°С приведет к снижению производительности.

Согласно предлагаемому способу были получены вставки '' токосъемников троллейбусов размерами 86×27×18 мм. Из отходов производства электродов Челябинского электродного завода путем их измельчения получали графит в соответствии с ТУ 1916-1-9-71-2000. Также измельчали 14%-ную новолачную фенолформальдегидную смолу по ТУ У20.1-32250229-006-2014. Затем смешивали компоненты и перед прессованием полученную композицию выдерживали при температуре 80°С в течение 5 часов. При дальнейшем прессовании композиции налипание жидкой смолы не наблюдалось.

Предлагаемый способ найдет применение при изготовлении изделий электротехнического назначения из порошковых композиций на основе углерода, содержащих преимущественно новолачную формальдегидную смолу.